“微波污水处理技术”是徐有生教授经过二十年潜心研究发明的专利技术（专利号:zl99115141.0）。2003年10月获全国发明展览会金奖。2004年通过国家级专家评审。2004年8月荣获“国际绿产业发展促进会”颁发的《国际绿环保成果（产品）推荐证书》，2005年8月通过了ISO9001国际质量管理体系认证。该技术具有单位污水处理工程投资少，占地面积小，反应速度快，处理时间短，运行费用低，出水指标高，不受环境温度影响，即开即停小型分散化等优点.目前属国内首创，国际领先。真正实现了水的可持续利用和污水资源化。是水处理领域中一场新的革命，是一代具有突破性、创新性、广谱性的水处理技术。经微波处理后的污水可全部再利用。真正实现了高效、节能、环保的目的。
一.微波污水处理原理
微波对流体中物质进行选择性加热，对吸波物质有低温催化作用；能够加速流体中固、液分离；具有低温杀菌、均匀加热、迅速升温、快速穿透等功能。达到去污除浊杀菌的效果，不产生二次污染。
将污水送入915兆赫或2450兆赫的微波场中，根据“极性分子理论”，极性分子在微波场作用下，发生高频振荡，消耗能量而发热。在单位体积内的物质，被吸收的（转化为热能损耗）微波功率Pa，与电场（磁场）强度E、物质的损耗角正切tgδ和频率f成正比。物质吸收的微波能全部转化为热能，Pa即为单位时间内，单位物质体积中产生的能量。tgδ即为物质的介电常数。微波除了能加速反应之外，还具有分子间直接作用而引起的“非热效应”。反应的程度除了与反应类型有关外，还与微波的强度、频率、调制方式及环境条件有关。对有些不能直接与微波反映的有机化合物，可通过添加剂把微波能传给这些物质而诱发化学反应。在添加剂的作用下温度迅速升高（例如很容易超1400℃）。水中的污染物是在添加剂与微波的共同作用下，发生剧烈的催化、物理化学反应，转化成不可溶物质或气体从水中分离，水中的大分子、难降解有机污染物在微波及添加剂的共同作用下，被分解为小分子，与添加剂结合成速沉絮体物去除，金属离子可直接与添加剂合成速沉絮体物沉淀，氨氮转化为氨气逸出，水中磷转化为不可溶解磷酸盐沉淀去除。对水中的污染物通过物理及化学作用进行降解、转化，从而达到污水净化。
反应过程：
P: 水分子、污染物分子
M: 添加剂
SS: 悬浮物
R: 有机物
微波能的化学作用：能够极化水分子及有机化合物分子，使有机化合物与添加剂之间形成过渡态产物，降低氧化和分解有害有机化合物所需要的活化能，使反应加速进行。
微波能的物理作用：能够加热和极化水及污染物分子，提高氧化和分解有害有机化合物所需要的反应条件，达到反应所需要的活化能。
镍铬合金
能够加热和极化水及污染物分子，使絮凝剂与污染物之间形成的共聚物的沉淀反应更完全、更快速。
微波在处理水中污染物的同时，也能杀灭水中的细菌、藻类等微生物。其作用原理是由于微波辐射的热效应，即微波辐射场照射生物体，引起生物体组织器官的加热作用而产生的生理影响和抑制、伤害作用。组成细胞的极性分子在外加微波场的作用下迅速升温发热，从而导致生物体细胞组织温度升高。当微波功率密度较大，生物体产热过多，超过了体温调节能力，生物体的温度平衡功能失调，发生生理功能紊乱，进而死亡。
二.工艺流程及适用范围
1.微波工艺流程
微波污水处理工艺与传统的污水处理工艺相比，其优点是工艺流程大大简化，且减少大量的管网工程，对进水的pH，浓度、温度等无特殊要求。工艺流程图见图2-1。
工艺流程
格栅：清除污水中较大颗粒.砂石、木块、塑料等大块杂物；
调节池：调节水量和水质，降低对后续处理构筑物的冲击负荷；
混合器：将污水与投加的1＃、2＃添加剂进行充分混合与振荡；
微波反应器：污染物与添加剂进行物理化学反应以及微波低温催化的物化反应；
沉降过滤设备：实现固液分离，达到排放或回用目的，污泥则脱水外运或用作其他用途。
水中污染物是在添加剂与微波的共同作用下，发生剧烈的催化、物理化学反应，转化成不可溶物质或气体从水中分离，水中的大分子、难降解的有机污染物在微波及添加剂的共同作用下，被分解为小分子，与添加剂结合生成速沉絮体物去除；金属离子可直接与添加剂结合生成速沉絮体物沉淀；氨氮转化为氨气逸出；水中磷转化为不可溶解磷酸盐沉淀去除。
2微波技术特点
工艺流程短，絮凝沉淀速度快，占地面积小。用微波污水处理技术日处理2500吨水的工程，总占地面积不到300m2，其中微波能水处理机组设备仅占地64 m2，约为普通活性污泥法处理工艺的1/6—1/10（传统方法总占地面积大于2000m2）。
工程投资强度低，建设工期短。由于设备本身的独特性，不必铺设庞大的管网和水池，土建简单；设备结构紧凑，且为组块拼装式，施工安装快捷方便，大大缩短工期，日处理量为2500m³的单套机组的工程安装半个月左右即可完成。设备运行时，每小时耗电仅为40度，折合0.4度/吨水，计算综合运营成本约为0.5～1.2元/吨水。
表2-1：生活污水处理设备价格与运行费用的比较
名 称蓝组合 | 来 源 | 设备价格 （万元） | 日处理量 （m3/d） | 运行费用 （元/ m3） |
活性污泥法 | 美国 | 1040 | 8500 | 1.5 |
厌氧UASB和好氧SBR法 | 西德 | 700 | 3000 | 2.0 |
物化气浮法 | 某污水处理公司 | 150 | 500 | 3.0 |
水解拼装法 | 福建某环保集团 | 800 | 8000 | 1.3 |
微波污水处理法 | 辰龙润东环保科技 | 250 | 2500 | 0.5－1.2 |
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调试周期短。由于工艺流程短，没有多个单元的繁杂的调试和联机调试阶段，一般调试过程只需几天即可进入连续运行。
杀菌灭藻能力强。微波对菌、藻类有高频穿透作用，杀伤能力极强，在短时间内杀灭微生物，有很强的杀菌灭藻功能，其中蓝藻在微波场中只需非常短的时间，就可汇聚成大颗粒变黄沉降与水分离。
适应性强，处理效率高。微波污水处理技术可广泛应用于市政污水、工业废水、小区中水回用等行业的水处理。出水可达标排放或再利用。 由于该工艺的特殊性，在操作过程中可以实现随时开机停机，并且不影响出水效果，调试简单快捷。
实现工程小型分散化、设备化。直接堵住污染源头，省掉城市建设中埋设庞大的地下长距离排污管网。
表2-2. 微波污水处理技术与几种常用工艺对比表
工 艺 名 称 | 适 用 范 围 | 投资及 运行费用 | 优 点 | 缺 点 |
SBR | 中小规模有机废水 | 吨水投资约1500元.吨水电耗1.6kw.h | 水质水量适应性强,运行灵活,效果好 引出线 | 对COD、BOD比有要求 |
A2/O | 大中型规模 氨氮高含量有机废水 | 一次性投资较高 | 适应性强 | 所需池体较多,占地面极大,投资高 |
A2/O+ 生物过滤 | 高负荷有机废水深度处理,大中型规模 | 一次性投资较高 | 出水效果较好 | 所需池体较多,占地面极大,投资高 |
AB法 | 大中型规模,COD高浓度,工业废水比例高的有机废水 | 一次性投资较高 | 抗PH、COD、有毒物质的冲击能力强 | 对环境温度、N、P、C比有要求，占地面极大 |
气浮+过滤 | 难沉降细小悬浮物含量高的工业废水 | 吨水投资约1000元.运行费用较高 | 针对性强,出水效果好 | 适用范围有限 |
超 滤 | 中小型规模，较适用于工业废水 | 运行费用低，一次性投资较高 | 管理方便，出水水质好 | 受温度、PH及预处理效果影响较大 |
臭氧氧化+活性炭吸附 | 中小型规模，较适用于工业废水 | 吨水投资约2200元.运行费用较高 | 杀菌能力强出水水质较好 | 运行管理复杂 |
微波污水处理技术 | 各种规模，市政污水及多种工业废水 | 投资较低，吨水投资1000元左右.（市政污水日处理量大于3万吨） | 占地面积小,耐冲击力强,降解物化反应迅速,出水效果好，杀菌灭藻能力强 | |
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3.适用范围
（1）.生活污水：市政（生活小区）、大型酒店宾馆、 休闲旅游度假村生活污水处理及中水回用；
（2）成人保健药品.工业废水：如医院污水、印染污水、电镀污水、造纸废水、电厂循环水、石化污水、洗水厂污水、酒精制糖污水、淀粉厂污水、填埋场垃圾渗滤液、生禽养殖屠宰场废水、选矿提炼厂污水等；
（3）.江河湖泊污水净化
（4）.海水淡化 根据客户的需求我们不但可以做到达标排放而且可以做到中水回用。
三.微波处理污水分析
1.生活污水
生活污水主要源于日常生活，废水中含有大量的有机污染物，其中包括化粪池溢流出水，厨房洗涤水以及其它洗涤用水等，生活污水的特性主要是：（1）氮、磷、硫含量高，在生活污水中含有大量纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质和尿素等；（2）含有大量合成洗涤剂和磷，洗涤剂不容易被生物降解，磷可以引起水体富营养化；（3）含有多种微生物，如每毫升生活污水中就含有几百万个细菌，并含有多种病原体。生活污水的化学好氧量（COD）含量不高，一般在250～500mg/l之间，PH值在6～9之间。采用微波水处理工艺时，水中污染物是在添加剂与微波的共同作用下，发生剧烈的催化、物理化学反应，转化成不可溶物质或气体从
水中分离，水中的大分子、难降解的有机污染物在微波及添加剂的共同作用下，被分解为小分子，与絮凝剂结合成大块絮团沉淀；氨氮转化为氨气逸出；水中磷转化为不可溶解磷酸盐沉淀。
图3-1. 微波污水处理技术流程框图
表3-1 对于城市生活废水微波处理法和现行常规法的比较
相关指标及优缺点 | 微波处理方法 | 现行常规处理方法 |
占地面积（亩/万吨） | ＜1 | 100 |
单位废水耗能 （KWH/吨废水） | 0.3 | 0.4～0.8 |
单位废水运行费用 （元/吨废水） | 0.3 | 0.7～1.2 |
单位废水处理成本 （元/吨废水） | 0.5～1.2 | 1.4～1.6 |
单位废水处理投资 （元/吨废水） | 1000（＞3万吨/日） | 1300～1400（＞10万吨/日） |
实现废水处理物化 反映过程的条件 | 常压下，并且不受环境温度的控制 | 受环境温度的直接控制，冬季低温反应进程十分缓慢 |
废水处理过程污染物 与水得分离速度 | 废水进微波场流经约20秒钟出微波场后3分钟即开始沉淀分离 | 废水由流入反应池至流出反应进程约22小时 |
废水处理过程中的 杀灭微生物功能 | 液相和固相或气相中的微生物都已杀灭 | 无杀灭微生物功能 |
产物再利用 | 有价气体可回收再利用；固相无菌可作复合肥；清水无菌可100％返回，实现水的可持续利用 | 有价气体无法回收；固相须作深坑填埋处理；二次水须作深度处理才能利用 |
对现行常规法废水处理产生的二次水深度处理能力 | 二次水经微波净化后可100％返回再利用，这正是发挥了微波净化水的优点 | 对二次水的深度处理无能为力 |
规模效益 | 使废水处理工程小型分散化，堵住污水源头，省掉庞大的排污管网工程 | 需要建设庞大的排污管网工程，给城市安全带来隐患 |
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2工业废水
（1）.高浓度有机废水（酒精、酵母、淀粉）
高浓度有机废水主要控制的污染物为COD、BOD、SS等，其污染物浓度高，COD值通常大于2000mg/L，有的甚至达到每升上万毫克。
.传统工艺
传统工艺在处理此类废水时，常采用UASB厌氧发酵＋氧化法来处理，工艺处理时间长，约72～96小时，而且在脱硫时对DO的控制非常严格，否则会有恶臭的H2S气体产生，同时反应温度高，需要维持在中温35℃，能耗高；在回收沼气能源时不稳定，排放水的COD值大于150mg/L。
.微波工艺
微波污水处理，对高浓度有机废水处理，不需要加热控温装置和脱硫预处理设施，微波工艺处理时间仅为30min，远远低于传统方法的72～96小时。
.对比分析
以日处理2000吨高浓度有机废水为例：
项 目 | 微 波 工 艺 | 传 统 工 艺 |
占地面积 | < 300m2 | >1200m2 |
投资成本（含土建、工艺设备等） | 1800～2200元/m3 | 2500～3000元/m3 |
运行成本 | 1.2～2.6元/m3 | 3.0～4.0元/m3 |
处理时间 | 0.3～哺乳衫0.5小时 | 72～96小时 |
运行维护 | 简单 | 复杂 |
处理效果 | 排放 | 排放 |
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（2).电镀废水
电镀废水特点：一般电镀废水中含有CN－1、Cr6+、Cu2+、Ni+等重金属及有毒类污染物，传统工艺需要分类收集，进行预处理后再进行混合混凝化学处理，废水处理结果与前
期分类收集密切相关。
传统工艺
传统方法在处理电镀废水时，工艺流程复杂，占地面积大、废水反应时间长、投资运行成本高、运行管理复杂（废水的分类）等难题。
微波处理工艺
组培容器微波处理电镀废水，只需要将废水中的含铬废水和地面收集水经还原剂单独处理即可，整个工艺流程简单，占地面积小、投资强度低、运行管理简单。
.微波处理电镀废水与传统工艺的比较：
传统工艺对电镀厂的废水，要采用分类、收集、综合处理的方法，将电镀废水分为含铬废水、含氰废水、综合废水，收集后进行集中处理，才能达到预期的效果。由于电镀企业对镀件进行除油、除锈、除腊时，排放的废水中含有大量的表面活性剂、光亮剂、油类、重金属以及高含量的等诸多因素的影响，CODCr的排放值远高于国家一级排放标准。废水中大量的重金属、等有毒物质，采用传统的生化法进行处理时面临极大的困难。我公司采用微波污水处理工艺对前处理废水进行了中试，并顺利完成了对该前处理废水的治理工程。结果表明，微波处理污水的工艺不仅降低了该工程投资，而且还使其污水处理能力和处理效果大大提高。其水质监测结果见表3-3。
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